图31-1 单相半桥逆变器电路原理图
若正弦参考波幅值为Vsinm，三角高频载波幅值为Vtrim，则电压调制比
M?Vsinm/Vtrim。半桥逆变输出交流电压幅值Vom?VdVsinmVd???M，有效值2Vtrim2Vo?Vom/2?Vd?M。固定Vtrim，改变Vsinm，即可调控逆变器输出电压Vo；若22固定三角波频率fc，改变正弦参考波频率fr，即可改变载波比N(N?fc/fr)，即可改变逆变器输出电压的频率fo。
三、实验内容及设备
1、实验内容
本实验主要研究的是单相半桥SPWM逆变电路的性能。实验接线图如图31-2所示。
图31-2 单相半桥SPWM逆变电路实验接线图
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上图中的两个开关管的触发端接到实验室的单相半桥模拟控制电路板的输出侧。因此本实验应该先了解并验证相半桥模拟控制电路板的功能是否正常。应该用示波器观察其输出驱动信号是否符合要求。
尽管采用SPWM调制可以使输出波形正弦化，但它仍然有谐波电压，因此要在输出端加入一个滤波器来滤除高次谐波，使输出电压更趋标准正弦波。采用双极性SPWM调制时，输出电压的最低次谐波应在载波频率fc附近，基波频率则是参考波频率fr。而单相半桥模拟控制电路板的三角载波频率fc?5kHZ左右。故滤波电感可取L?10mH，滤波电容C?10?F，如图31-2所示，滤波器截止频率fs?12?LC?503.29HZ，基波频率可以通过而最低次谐波将会衰减。
单相半桥模拟控制电路板还具有过电流保护功能，因此要用霍尔电流传感器来将输入、输出电流送回控制电路的相应端口。但是由于本实验我们采用的输入电压较低，基本不会使它出现过电流，因此在实验时没有接霍尔电流传感器。
实验时主要观察的是输出电压的大小与变压比的关系，以及输出电压的基波频率与正弦参考波频率的关系，因此要测出输入、输出电压的峰峰值和有效值及输出电压的波形。 2、实验设备
10mH电力电子综合实验装置；控制电路板；供电电源；控制电源；200Ω电阻；
电感；10?F电容；数字示波器
四、实验步骤及结果
1、观察控制电路输出的驱动信号
按图31-2所示连接电路，接通供电电源和控制电源。将示波器观察控制电路板的SIN、TRI端的波形，并调节相关电位器使其输出波形对称。然后再观察PW1和PW2端的输出驱动脉冲，读出死区时间。记录的波形如下所示：
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图31-3 控制电路SIN端的输出波形（fr?50HZ,Vsinp?p?10.2V）
图31-4 控制电路TRI端的输出波形（fc?4.774kHZ,Vtrip?p?11.8V）
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图31-5 控制电路PW1和PW2端的输出信号（死区时间?t?14?s）
2、观察变换电路的输出电压与电压调制比和载波比的关系
① 保持输入电压
Vd?30V、Vtrim?5.95V、载波比N不变，改变正弦参考2波的电压幅值Vsinm，即改变调制比M，观察输出电压的大小和波形。结果如下所示：
表31-1 保持Vd/2?30V、Vtrim?5.95V不变时，输出电压大小与Vsinm的关系
参考波电压幅值Vsinm/V 调制比M 理论幅值Vom理论/V 实际幅值Vom实际/V 理论有效值Vo理论/V 实际有效值Vo实际/V 5.1 0.857 25.7 23.2 18.17 15.3 5.7 0.958 28.74 25.6 20.31 17.1 6.25 1.05 31.51 31.6 22.28 19.6 6.7 1.126 33.78 32.4 23.89 21.1
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图31-6 Vd/2?30V,M?0.857时输出波形（幅值为23.2v，有效值15.3v）
图31-8 Vd/2?30V,M?0.958时输出波形（幅值为25.6v，有效值17.1v）
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